دانشمندان «مسافت‌سنج درون مغز» را شناسایی کردند
دانشمندان با ثبت فعالیت مغزی موش‌هایی که در حال دویدن بودند، برای اولین بار موفق شدند «مسافت‌سنج» (mileage clock) درون مغز را مکان‌یابی کنند.
دانشمندان با ثبت فعالیت مغزی موش‌هایی که در حال دویدن بودند، برای اولین بار موفق شدند «مسافت‌سنج» (mileage clock) درون مغز را مکان‌یابی کنند.
به گزارش سرویس جهانی بی‌بی‌سی، آن‌ها برای این آزمایش، موش‌ها را داخل یک محوطه کوچک گذاشتند تا فعالیت عصبی بخشی از مغز آن‌ها را که مسئول حافظه و جهت‌یابی است، ثبت کنند و دریافتند وقتی موش‌ها حرکت می‌کنند، سلول‌های خاصی در آن بخش مغز شروع به شلیک می‌کردند (یعنی پیام عصبی می‌فرستادند). الگوی این ارسال پیام‌ها مثل یک شمارنده مسافت بود و هر چند قدم که موش برمی‌داشت، این سلول‌ها یک «تیک» می‌زدند.
در آزمایشی دیگر، داوطلبان انسانی در نسخه بزرگ‌تری از همین محوطه راه رفتند و نتایج نشان داد مغز انسان هم همین نوع مسافت‌سنج درونی را دارد.
این پژوهش که در نشریه «زیست‌شناسی کنونی» (Current Biology) منتشر شد، نخستین مطالعه‌ای است که نشان می‌دهد شلیک منظم «سلول‌های شبکه‌ای» (grid cells) با توانایی ما در تخمین درست مسافتی که طی کرده‌ایم ارتباط مستقیم دارد.
مه مغزی و جهت‌یابی
جیمز اینج، استاد دانشگاه سنت اندروز و سرپرست تحقیق، گفت: «تصور کنید بین آشپزخانه و نشیمن خانه قدم می‌زنید. این سلول‌ها در بخشی از مغز قرار دارند که نقشه درونی محیط را برای شما می‌سازند.»
اگر تیک‌تاک این مسافت‌سنج بر اثر تغییر محیط مختل شود، هم موش‌ها و هم انسان‌ها در تخمین فاصله دچار اشتباه می‌شوند. در زندگی واقعی، چنین وضعیتی زمانی رخ می‌دهد که در تاریکی یا مه، نشانه‌های بصری از بین می‌روند. در این شرایط، براورد درست مسافت بسیار دشوار می‌شود، چون «شمارنده مسافت» درونی دیگر قابل‌اعتماد نیست.
دانشمندان موش‌ها را آموزش دادند تا در یک محوطه مستطیلی فاصله مشخصی را بدوند. وقتی موش‌ها درست می‌دویدند و به نقطه شروع برمی‌گشتند، یک تکه غلات شکلاتی پاداش می‌گرفتند. هر زمان که موش‌ها فاصله درست را می‌دویدند، سلول‌های شمارنده در مغزشان به طور منظم‌‌ــ تقریبا هر ۳۰ سانتی‌متر‌ــ شلیک می‌کردند.
پروفسور اینج توضیح داد: «هرچه الگوی شلیک منظم‌تر بود، حیوانات در تخمین مسافت موردنیاز برای رسیدن به جایزه بهتر عمل می‌کردند.» اما وقتی دانشمندان شکل محوطه را تغییر دادند، شلیک منظم سلول‌ها نامنظم شد و موش‌ها نتوانستند فاصله درست را تشخیص دهند و اغلب زودتر متوقف می‌شدند.
اینج گفت: «چیزی در نامنظم بودن سیگنال هست که باعث می‌شود حیوانات زودتر بایستند. مثل وقتی که نشانه‌های بصری در مه ناپدید می‌شوند.»
پژوهشگران سپس همین آزمایش را با انسان‌ها تکرار کردند. آن‌ها در دانشگاه یک محوطه ۱۲ در ۶ متری ساختند و از داوطلبان خواستند مسافتی مشخص را طی کنند و سپس به نقطه آغاز برگردند. نتایج مشابه بود. در یک محوطه مستطیلی متقارن، داوطلبان فاصله را درست تخمین می‌زدند، اما وقتی دیوارها تغییر داده شد، آن‌ها هم دچار خطا شدند.
پروفسور اینج گفت: «موش‌ها و انسان‌ها این وظیفه تخمین مسافت را خیلی خوب یاد می‌گیرند. اما وقتی محیط را طوری تغییر می‌دهیم که می‌دانیم سیگنال را در موش‌ها مختل می‌کند، همان الگوی رفتاری را در انسان‌ها هم می‌بینیم.»
ارتباط با آلزایمر
دانشمندان می‌گویند این یافته‌ها نه‌تنها درک ما را از نحوه جهت‌یابی مغز افزایش می‌دهد، بلکه می‌تواند به تشخیص بیماری آلزایمر نیز کمک کند. اینج توضیح داد: «سلول‌هایی که ما آن‌ها را ثبت می‌کنیم، در یکی از نخستین بخش‌هایی از مغز قرار دارند که در آلزایمر آسیب می‌بیند. قبلا بازی‌های دیجیتال ساخته شده که می‌توانید روی گوشی بازی کنید تا توانایی جهت‌یابی را آزمایش کنید. ما علاقه‌مندیم چیزی مشابه طراحی کنیم، اما مشخصا برای بررسی توانایی تخمین مسافت.»
دانشمندان با ثبت فعالیت مغزی موش‌هایی که در حال دویدن بودند، برای اولین بار موفق شدند «مسافت‌سنج» (mileage clock) درون مغز را مکان‌یابی کنند.
به گزارش سرویس جهانی بی‌بی‌سی، آن‌ها برای این آزمایش، موش‌ها را داخل یک محوطه کوچک گذاشتند تا فعالیت عصبی بخشی از مغز آن‌ها را که مسئول حافظه و جهت‌یابی است، ثبت کنند و دریافتند وقتی موش‌ها حرکت می‌کنند، سلول‌های خاصی در آن بخش مغز شروع به شلیک می‌کردند (یعنی پیام عصبی می‌فرستادند). الگوی این ارسال پیام‌ها مثل یک شمارنده مسافت بود و هر چند قدم که موش برمی‌داشت، این سلول‌ها یک «تیک» می‌زدند.
در آزمایشی دیگر، داوطلبان انسانی در نسخه بزرگ‌تری از همین محوطه راه رفتند و نتایج نشان داد مغز انسان هم همین نوع مسافت‌سنج درونی را دارد.
این پژوهش که در نشریه «زیست‌شناسی کنونی» (Current Biology) منتشر شد، نخستین مطالعه‌ای است که نشان می‌دهد شلیک منظم «سلول‌های شبکه‌ای» (grid cells) با توانایی ما در تخمین درست مسافتی که طی کرده‌ایم ارتباط مستقیم دارد.
مه مغزی و جهت‌یابی
جیمز اینج، استاد دانشگاه سنت اندروز و سرپرست تحقیق، گفت: «تصور کنید بین آشپزخانه و نشیمن خانه قدم می‌زنید. این سلول‌ها در بخشی از مغز قرار دارند که نقشه درونی محیط را برای شما می‌سازند.»
اگر تیک‌تاک این مسافت‌سنج بر اثر تغییر محیط مختل شود، هم موش‌ها و هم انسان‌ها در تخمین فاصله دچار اشتباه می‌شوند. در زندگی واقعی، چنین وضعیتی زمانی رخ می‌دهد که در تاریکی یا مه، نشانه‌های بصری از بین می‌روند. در این شرایط، براورد درست مسافت بسیار دشوار می‌شود، چون «شمارنده مسافت» درونی دیگر قابل‌اعتماد نیست.
دانشمندان موش‌ها را آموزش دادند تا در یک محوطه مستطیلی فاصله مشخصی را بدوند. وقتی موش‌ها درست می‌دویدند و به نقطه شروع برمی‌گشتند، یک تکه غلات شکلاتی پاداش می‌گرفتند. هر زمان که موش‌ها فاصله درست را می‌دویدند، سلول‌های شمارنده در مغزشان به طور منظم‌‌ــ تقریبا هر ۳۰ سانتی‌متر‌ــ شلیک می‌کردند.
پروفسور اینج توضیح داد: «هرچه الگوی شلیک منظم‌تر بود، حیوانات در تخمین مسافت موردنیاز برای رسیدن به جایزه بهتر عمل می‌کردند.» اما وقتی دانشمندان شکل محوطه را تغییر دادند، شلیک منظم سلول‌ها نامنظم شد و موش‌ها نتوانستند فاصله درست را تشخیص دهند و اغلب زودتر متوقف می‌شدند.
اینج گفت: «چیزی در نامنظم بودن سیگنال هست که باعث می‌شود حیوانات زودتر بایستند. مثل وقتی که نشانه‌های بصری در مه ناپدید می‌شوند.»
پژوهشگران سپس همین آزمایش را با انسان‌ها تکرار کردند. آن‌ها در دانشگاه یک محوطه ۱۲ در ۶ متری ساختند و از داوطلبان خواستند مسافتی مشخص را طی کنند و سپس به نقطه آغاز برگردند. نتایج مشابه بود. در یک محوطه مستطیلی متقارن، داوطلبان فاصله را درست تخمین می‌زدند، اما وقتی دیوارها تغییر داده شد، آن‌ها هم دچار خطا شدند.
پروفسور اینج گفت: «موش‌ها و انسان‌ها این وظیفه تخمین مسافت را خیلی خوب یاد می‌گیرند. اما وقتی محیط را طوری تغییر می‌دهیم که می‌دانیم سیگنال را در موش‌ها مختل می‌کند، همان الگوی رفتاری را در انسان‌ها هم می‌بینیم.»
ارتباط با آلزایمر
دانشمندان می‌گویند این یافته‌ها نه‌تنها درک ما را از نحوه جهت‌یابی مغز افزایش می‌دهد، بلکه می‌تواند به تشخیص بیماری آلزایمر نیز کمک کند. اینج توضیح داد: «سلول‌هایی که ما آن‌ها را ثبت می‌کنیم، در یکی از نخستین بخش‌هایی از مغز قرار دارند که در آلزایمر آسیب می‌بیند. قبلا بازی‌های دیجیتال ساخته شده که می‌توانید روی گوشی بازی کنید تا توانایی جهت‌یابی را آزمایش کنید. ما علاقه‌مندیم چیزی مشابه طراحی کنیم، اما مشخصا برای بررسی توانایی تخمین مسافت.»
*
